Doğal Gaz Nedir?

Doğal gaz, Yer yüzeyinin altında, başta metan (CH4) ve etan (C2H6) olmak üzere çeşitli hidrokarbonlardan oluşan yanıcı gaz karışımı. Dünyada yakıtlardan üretilen toplam enerjiinin yaklaşık yüzde 20’si doğal gazdan elde edilir. Doğal gaz ayrıca, çeşitli kimyasal ürünlerin başlıca hammaddesidir. Doğal Gaz Nedir?

İlk doğal gaz sızıntıları İÖ 6000-2000 arasında İran’da belirlendi. Kullanımına ise İÖ y. 900’lerde Çin’de başlandı; İS 900-1100 arasında da kuyular açılarak bambu kamış-larla çıkartılması yöntemi geliştirildi. Avrupa’da ise ancak 1659’da ingiltere’de bulunan ve tanınan doğal gaz, 1670’te kömürün damıtılması yoluyla üretilmeye başladı; 1790’da yaygın kullanıma girdi. Taşınması, saklanması ve işlenmesi daha kolay olduğundan, sokakların ve evlerin aydınlatılmasında, içten yanmalı motorların çalıştırılmasında büyük ölçüde doğal gazdan yararlanıldı. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yön-temlerinin uygulamaya konulmasıyla hızla artan doğal gaz kullanımı, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişti.
Doğal gazın başlıca bileşenleri, atmosfer koşullarında gaz halinde bulunan metan ve etan gazlarıdır. Karışımda ayrıca, propan, bütan ve pentan gibi hidrokarbonlar, atmosfer koşullarında sıvı halde ama hazne içinde gaz halinde bulunan daha ağır hidrokarbonlar, azot, karbondioksit, hidrojen ve hidrojen sülfür gibi başka gazlar da bulunur. Haznede gaz ve su birlikte bulunduğundan, doğal gaz, su buharı da içerir.

Haznede her zaman gaz halinde bulunan ve yüzeydeki atmosfer koşullarında sudan başka sıvı vermeyen doğal gaz türlerine kuru gaz denir. Haznede gaz halinde bulunan ama atmosfer koşullarında yoğunlaşan ürünleri içerenler yaş gaz adını alır. Yaş gazlar, hazneden elde edilen toplam gazın standart hacmi içindeki yoğunlaşabilir ürünlerin hacmiyle ya da ağırlığıyla tanımlanır. Bazı basınç ve sıcaklık koşullarında, dört alkan (metan, etan, propan ve bütan) ile karbon dioksit ve hidrojen sülfür, sıvı su bulunan bir ortamda katı hidratlar oluşturur. Gazın sondaj deliğinden yukarı çıkması sırasında genleşerek soğumasıyla bu türden hidratlar oluşabilir. Ağdalılık, gaz akışıyla ilgili önemli bir özelliktir. Doğal gazın ağda- lılığı basınçla artar; düşük basınçlar dışında sıcaklık yükseldikçe azalır. Bu basınç, yüz ile yüzlerce mikropoise arasında değişir.
Doğal gaz tümüyle yandığında karbondioksit ve su oluşur. Gazın ısıtma gücü ısıölçerlerle (kalorimetre) ölçülür. Yanma ürünlerinin ilk sıcaklıklarına kadar soğutul-masıyla yapılan ölçüm, soğutucu akışkanın soğurduğu ısı miktarını gösterir. Suyun yoğunlaşması sırasında ısı çıktığından ısıtma gücü, buharın tamamının yoğunlaşmadığı varsayılarak, altısıtma değeri ya da su buharının tamamen yoğunlaştığı varsayılarak brüt ısıtma değeri olarak tanımlanır. Gaz sanayisinde genellikle ilk tanım kullanılır.

Doğal gaz yeraltındaki haznelerde, çeşitli maddelerin dönüşüme uğraması sonucunda birikir. Doğal gazın bileşenlerinin çoğu tortul kayaçlardaki organik maddelerden oluşur. Ayrıca, yalnız inorganik maddelerden oluşan bileşenler de vardır.
Denizlerin ve göllerin dibinde çökelen tortullarda önce yoğun bir bakteri etkinliği gerçekleşir ve buralardaki organik maddelerden metan, karbon dioksit, azot ve azot oksit ürer. Bu aşamada bol miktarlarda metan (bataklık gazı, turba gazı) oluşur. Buna karşılık etan ve daha ağır hidrokarbonlar hemen hemen hiç bulunmaz. Bazı bakteriler de (sülfat indirgeyici bakteriler) hidrojen sülfür oluşturur. Çökellerin altındaki tortulların gömülmesiyle bakteri etkinliği sona erer ve organik maddeler karmaşık makromolekül yapılı çözünmez bir ürün olan kerojene dönüşür. Kerojen de ısıl ayrışmayla petrole ve doğal gaza dönüşür (bak. çizim 1). 1.000-3.000 m arasındaki derinliklerde ilk aşamada metan ve karbon dioksit ile birlikte ham petrol oluşur. Daha aşağılarda, tortulun kalınlığı ve sıcaklığı arttıkça petrolün yerini, hafif ve özellikle gaz haldeki hidrokarbonların oluşumu alır. 5.000 m’nin altındaki derinliklerde ise, molekül parçalanması, yalnızca zengin karbon içerikli kerojen artıkları ve kuru metan oluşumuna yol açar.

Kıtaların kenarında ya da ortasında yer alan birbirinden bağımsız çöküntülerdeki organik çökeller, üstün yapılı bitkilerden gelen linyitten oluşur. Buna benzer organik maddeler ısıl parçalanmayla yalnızca metan, karbondioksit, azot ve karbonlu maddeler verir.
Doğal gazda bulunan helyum ve argon, radyoaktif parçalanma ürünleridir. Toryum ve uranyumun radyoizotoplarından helyum, potasyumdan ise argon ürer. Paleozoyik (Birinci) Zamanda (y. 570-225 milyon yıl önce) oluşan en eski gaz birikimleri, bu jeolojik dönemde gelişen oluşumların yüksek radyoaktifliği nedeniyle helyum bakımından oldukça zengindir. Gaz üreten organik maddeleri içeren tortullar kil ya da ince kireçmtaşlarıdır. Gözenekli hazne ile kütle halinde kayaçlar arasındaki basınç farkının etkisiyle buradan sızan gaz kum, kumtaşı ya da kireçtaşı ve dolomit gibi karbonatlı kayaçlardan oluşan hazne kayaç-lara geçer.
Hazne kayaç içindeki gaz gözenek boşluklarında dolaşır. Gözeneklerin çapı genellikle 1 mm’den küçüktür ve normalde suyla doludur ama gaz, özgül ağırlığı çok daha düşük olduğundan haznenin üst bölümlerini kaplar, su ise alt bölümlerde kalır. Gazın birikebilmesi için haznenin üstü geçirgen olmayan bir katmanla kaplanmış olmalıdır.

Doğal gaz hazneleri çok çeşitlidir. İlk tortul çökeller, resiflerde görüldüğü gibi yatay taşlaşmalarla haznelerin oluşumuna yol açabilir. Daha sonra oluşan tortullar ise, büzülme ya da sıkışmayla bir hazne oluşturabilir. Ayrıca çökelme sonrası yapısal koşullar, kıvrılmalara ya da kırılmalara yol açabilir. Böylece antiklinallerin ve kırıkların arasında hazneler ortaya çıkar. Haznelerdeki gaz, ham petrol ve su, özgül ağırlıklarına göre üstten alta doğru sıralanır.

Doğal gaz yataktan çıkarıldığı haliyle kullanılmaz. Metan bakımından çok zengindir ve içinde ağır hidrokarbonlar da bulunur. Ayrıca çeşitli oranlarda azot, karbondioksit, hidrojen sülfür, tiyol ve başka kükürt bileşikleri içerir. Doğal gaz, kullanıma uygun duruma getirilmek üzere ve içerdiği çeşitli değerli sıvıların ve katıların ayrıştırılması amacıyla çeşitli işlemlerden geçirilir.
Hazneden çıkarılan gaz, aynı sabit basınçla işleme tesisine girdiğinde hızla genleşir ve böylece içindeki bazı bileşikleri yoğunlaşır. Bunlar ayrıldıktan sonra, gaz glikolle kurutulur. Dietanolamin uygulanarak gazdan ayrılan hidrojen sülfür ve karbondioksit bir soğurucuyla alınır. Gazın içinde bulunan tiyol sodayla giderilir. Soğutma ya da bir yağ içinde soğurma yoluyla uygulanan sıyırma işlemiyle, metandan daha uzun zincirli hidrokarbonlar özütlenir ve ticari özelliklere uygun gaz elde edilir. Soğurma yağı ve arıtılan yoğunlaşmış maddeler ayrımsal damıtma işleminden geçirilerek propan, bütan ve kararlılaştırılmış benzin üretilir.

Doğal gaz, yüksek basınç altında boru hatlarıyla, sıvı halde ise gemilerle taşınır. Taşıma basıncı genellikle 70 kg/cm2’dir. Bu basınç, taşıma maliyetinin en düşük olduğu miktardır. Uzak mesafe taşımacılığında boru hattının çapı l,2m’dir. Bazı Sovyet projelerinde boru hattının çapı 2 m’nin
üzerindedir ve basınç yaklaşık 40 kg/ cm2’dir.

Gemiyle yapılan doğal gaz taşımacılığında, gaz -160°C’de sıvılaştırılır ve özel olarak yapılan tankerlerle taşınır. 1 m3 sıvılaştırılmış doğal gaz, atmosfer basıncı altındaki 600 m3 gaza eşdeğerdir. Sıvı haldeki gazın özgül ağırlığı görece düşüktür (y. 0,55). 1965’ten sonra metan tankerlerinin 90-120 bin m3’lük kapasitelere erişmesiyle bir seferde 70 milyon m3 gaz taşınması olanaklı duruma gelmiştir.

Deniz taşımacılığında, doğal gazın karada depolanması gerekir. Bu depolama için, özel yalıtımlı, çift duvarlı ve hacmi 50 bin m3 olan tanklar kullanılır. Sıvılaştırılmış doğal gazın sıcaklığı düşük (-160°C) olduğundan, bu tankların yapımında, yüksek oranda nikel içeren özel çeliklerden ya da aluminyum alaşımlarından yararlanılır. Sıvı haldeki gazın buharlaştırıldığı varış limanlarında gaz depolamak için, ısı yitimi sorunu daha önemsiz olduğundan, yeraltı sularının dondurulmasıyla su sızdırmaz duruma getirilen donmuş topraktan oluşturulmuş yeraltı hazneleri kurulur. Ayrıca boşalmış petrol ya da gaz hazneleri de doğal gaz depolan olarak kullanılabilir. Asıl yakıt olarak kullanılan doğal gazdan kimya sanayisinde hammadde olarak yararlanılır. ABD’de, konutların ısıtılmasında, Rusya’da ise elektrik üretiminde doğal gaz kullanılır.

Doğal gaz, metil alkol, asetilen, helyum ve hidrojen gibi çok kullanılan sanayi gazları için zengin bir hammadde kaynağı oluşturur. Doğal gazın, sıvı halde yoğunlaştığı sıcaklığa kadar soğutulmasıyla, ham helyum olarak bilinen helyum-azot karışımı özütlenir. Sıvılaştırılmış doğal gazdan ayrılan bu kanşım daha düşük sıcaklıklara soğutularak azotun yoğunlaşması sağlanır ve sıvı azot ayrılır. Gaz halde kalan helyum, sıvı azot sıcaklığındaki etkinleştirilmiş bir odun kömürü katmanından geçirilerek yüzde 99,995 oranında arıtılır. Buhar ile doğal gazın, bir katalizör üzerinde ve yüksek sıcaklıklarda tepkimeye girmesiyle hidrojen ve karbon oksitlerinden oluşan bir karışım elde edilir. Hidrojen üretiminde kullanılan bu yönteme reforming denir. Kısmi yükseltgeme yönteminde ise doğal gaz, basınç altında oksijen ile tepkimeye girer ve bunun sonucunda hidrojen ve karbonmonoksit içeren bir karışım oluşur. Dünyadaki en büyük doğal gaz yatakları Rusya’da, Sibirya’nın batı kesimlerinde bulunur. 1966’da gene bu bölgede bulunan Urengoy’daki yatak, dünyanın en zengin doğal gaz yatağıdır. 8.087 x 109 m3 kapasiteye sahip olduğu sanılan bu yatağın yaklaşık 6.230 x 109 m3’lük bölümü, Üst Kretase (Tebeşir) Döneminde (y. 100-65 milyon yıl önce) oluşan ve 1.100-1.250 m arasındaki derinliklerde yer alan sığ haznelerde toplanmıştır. Rusya’daki en büyük ikinci doğal gaz yatağı ise, Urengoy’un kuzeyindeki Yamburg’dadır. Burada gene Üst Kretase hazne kayaçları içinde bulunan doğal gazın kapasitesi 4.775 x 109 m3 olarak tahmin edilmektedir. 1971’de, Sibirya’nın kuzeybatısındaki Yamal Yarımadasında bulunan Bovanenkovskoye yatağı ve 1967’de belirlenen Orenburg yatağı da dünyadaki en zengin doğal gaz alanlarını oluşturur. Avrupa’daki en zengin yatak, Hollanda’ daki Groningen’dedir. 1959’da bulunan 2.270 x 109 m3 kapasiteli bu yatak, Permiyen Dönemde (y. 280-250 milyon yıl önce) oluşan evaporitlerin arasında yer alır. Daha sonraki sondajlarla, bunların altında yatan Permiyen kumtaşlarına inilmiş ve 2.440- 3.050 m derinliklerde çevresi evaporitlerle çevrili zengin haznelere rastlanmıştır. ABD’deki en zengin yatak ise, 1927’de Kansas’ta bulunan Hugoton’dadır. 400 km boyunca uzanan ve 1.986 x 109 m3 kapasiteli olduğu tahmin edilen bu yatağa, bugüne değin 7.000 kuyu açılmıştır.

Dünyanın en zengin doğal gaz yataklarından biri de, Cezayir’deki Hassi R’Mel’dedir. 1956’da, geniş bir antiklinalde bulunan yatak, Triyas Döneminde (y. 250-213 milyon yıl önce) oluşan kumtaşlarının içinde yer alır ve yaklaşık 1.728 x 109 m3 kapasitelidir. Bu yataktan yılda 59 x 109 m3 doğal gaz elde edilmektedir. En zengin doğal gaz rezervleri Rusya’da bulunmakla birlikte, en fazla üretimi yapan ülke ABD’dir.
Dünya ölçeğindeki doğal gaz rezervinin yaklaşık 225 x 1012 m3 olduğu sanılmaktadır. Bunun üçte biri eski Sovyetler Birliği’nin sınırlan içindeki yataklardadır. Dünya rezervlerinin yaklaşık yüzde 14’ünün kullanıldığı ya da yitirildiği tahmin edilmektedir. 1980’de, dünya doğal gaz üretiminin yaklaşık yüzde 10’unun, sondaj kuyularındaki sızıntılarla yitirildiği hesaplanmıştır. Bunun büyük bölümü, en büyük petrol üreticisi ülkelerin bulunduğu Ortadoğu’daki petrol kuyularındaki kaçaklardan kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, dünya doğal gaz kaynaklarının, petrol kaynaklarından daha geç tükeneceği sanılmaktadır.

Türkiye’deki doğal gaz kaynakları, belirlenmiş yedi doğal gaz alanında toplanmıştır. Bunlardan Hamitabat, Kumrular, Umurca ve Kandamış alanları Trakya havzasında, ötekileri Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde yer alır. 1985’te saptanan Kandamış alanının gerçek durumu yapılan testlerden sonra belirlenecektir.

En büyük rezerv Hamitabat doğal gaz alanındadır. Bu alandan üretilen gaz TEK Kombine Çevrim Santralı’nda, Trakya ve Kırıkkale Cam fabrikalarında ve Trakya Örme Sanayii’nde kullanılmaktadır. Geçmiş yıllarda üretim yapılmış olan Kumrular alanı, haznenin suyla dolması nedeniyle kapanmıştır. Umurca alanı ise, ısmarlanmış olan yüzey üretim sistemlerinin kurulmasından sonra günde 70 bin m3 ile üretime girecektir.

Türkiye’de başta Güneydoğu Anadolu olmak üzere Trakya, Batı Toroslar ve Batı Karadeniz bölgelerinde arama sondajları sürmektedir. Son yıllarda Türkiye Petrolleri Anonim Ortakhğı’nca (TPAO) Adıyaman çevresinde Kretase yaşlı yeni alanlar saptanmıştır. Aynca Güneydoğu Anadolu’da daha derindeki Paleozoyik (y. 570-225 milyon yıl önce) düzeylerde doğal gaz ve petrol yataklarının yer aldığı sanılmaktadır. Dodan alanından üretilen gaz karbon dioksit temelli olduğundan, ham petrolün ikincil üretiminde kullanılmaktadır. Türkiye’nin en uzun boru hattı olan Rusya-Türkiye Doğal Gaz Boru Hattı, Bulgaristan sınırından başlayarak Hamitabat’tan Ankara’ya uzanır. Türkiye’deki toplam rezervlerin yaklaşık 30 x 10′ m3 olduğu sanılmaktadır. Bunun yaklaşık yarısı üretilebilir rezervlerdir. 1991’de 219 milyon m3 doğal gaz üretilmiştir.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir